建筑物理期末复习题Word文件下载.docx

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长波辐射，材性起主导作用

（2）物体之间的辐射换热

7.围护结构的传热过程

Emission

Conduction

Absorption

8.一维稳定传热特征

平壁：

当宽度与高度远远大于厚度时，则通过平壁的热流可视为只有沿厚度一个方向，即一维传热。

当内外表面温度保持稳定时，则通过平壁的传热情况亦不会随时间变化

9.单层平壁的导热和热阻

（1）单层匀质平壁的导热

热阻越大围护结构保温效果越好

10.平壁的稳定传热过程

通过多层平壁的热流强度沿热流方向保持不变

平壁内部温度的确定

温度计算例题见P56页例

11.封闭空气间层的热阻

建筑设计中常利用封闭空气间层作为围护结构的保温层

对普通空气间层，提高其热阻，首要设法减少辐射换热量

将空气间层布置在围护结构的冷层，降低间层平均温度；

在间层壁面上图贴辐射系数小的反射材料，常用铝箔

12.建筑保温

（1）建筑保温设计策略

1）充分利用太阳能

2）防止冷风的不利影响

3）选择合理的建筑体形和平面形式

4）房间具有良好的热工特性、建筑具有整体保温和蓄热能力

5）建筑保温系统科学、节点构造设计合理

6）建筑物具有舒适、高效的供热系统

（2）建筑体形系数:

建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值，体形系数越大，外围护结构的传热损失就越大

（3）建筑保温的途径

建筑体型的设计应尽量减少外围护结构的总面积；

围护结构应具有足够的保温性能；

争取良好的朝向和适当的建筑物间距；

增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响

避免潮湿、防止壁内产生冷凝。

（3）围护结构传热的异常部位是窗，外墙交角，地面，热桥等部位。

13.非透明围护结构的保温与节能

1.围护结构保温设计计算-----最小总传热阻的确定

14.保温材料与构造

（1）影响导热系数的因素

1）密度：

密度小孔隙率大

孔隙率大导热系数小

2）湿度：

材料受潮后，其导热系数将显著增大。

15.保温材料的选择

（1）保温构造类型

1）保温、承重合二为一 

2）单设保温层

3）复合构造

4）封闭空气层

（2）保温层的位置

（1）内保温——保温层设在承重层内侧

（2）外保温——保温层设在承重层外侧

（3）中保温或夹芯保温——保温层设在承重结构层中间

三种保温构造的特点比较：

（3）热桥保温

在建筑热工学中，形象地将容易传热的构件或部分称为“热桥”。

1）热桥的类别:

A.贯通式热桥

B.非贯通式热桥（内热桥、外热桥）

16.提高窗保温能力的措施：

A.迎风面（冬季主导风）不设或少设洞口;

B.控制各向墙面的开窗面积

C.提高窗的气密性，减少冷风渗透

D.提高窗框的保温性能 

E.增加玻璃部分的保温能力

F.窗帘的使用

17.内部冷凝的检验

检验内表面是否产生冷凝，实质上是检验该处的温度是否低于露点温度。

通常，对正常湿度的房间，若围护结构按最小总热阻方法进行设计，主体部分一般不会产生表面冷凝。

但围护结构中的保温薄弱部位则应认真检验和慎重处理。

为判断围护结构内部是否会出现冷凝现象，可按下述步骤检验:

（1）根据室内、外空气的温湿度，确定水蒸汽分压力Pi和Pe，并依次计算出围护结构各层的水蒸汽分压力，作出P分布线。

（2）根据室内、外空气温度ti和te，确定围护结构各层的温度，并从附录Ⅲ中查出相应的饱和水蒸汽分压力Ps，作出Ps分布线。

（3）根据P线与Ps线相交与否来判断围护结构内部是否会出现冷凝现象。

Ps线与P线不相交，说明内部不会产生冷凝；

Ps线与P线两线相交，则内部会出现冷凝。

围护结构内部冷凝的判断

18.防止地面泛潮的措施

在我国广大南方地区，由于春季大量的降水，春夏之交气温骤升骤降，变化幅度甚大，加之空气的湿度大，当空气温度突然升高时，某些表面特别是地面的温度将处于露点温度之下，于是出现了泛潮现象。

由于南方地区的气候条件与北方地区显著不同，建筑状况也有许多区别，因此地面泛潮的防止措施也与采暖建筑不尽相同。

地面应具有一定的热阻，减少地面对土层的传热量；

地面表层材料的蓄热系数要小，当空气温度升高时，表面温度能随之波动；

表面材料有一定的吸湿作用，以“吞吐”表层偶尔凝结的水分。

水泥砂浆地面、混凝土地面、水磨石地面等不满足上述三个条件，故容易泛潮；

而木地面、粘土砖地面、三合土地面基本满足上述要求，一般也就不泛潮。

值得注意的是，泛潮现象也可能在墙面、顶棚等表面出现，所以在一般非用水房间不宜采用不透汽材料作内饰面。

19.建筑防热

（1）夏季室内过热的原因

A.较高的室外气温;

　B.较强的太阳热辐射;

C.室内生产、生活产热;

　D.围护结构隔热能力差。

（2）建筑防热的综合处理措施

a城市、区域以及建筑的科学规划 

b房间的自然通风组织

c围护结构的隔热与散热 

d窗口遮阳 

f较高的环境绿化率与合理的建筑饰面处理

（3）室外综合温度

由于引起室内温度过热的室外环境气候因素主要是太阳热辐射和室外气温。

它们对围护结构的热作用方式虽然不同，但对围护结构的影响结果却是一样的，在进行外围护结构的隔热设计时室外热作用应该选择室外综合温度.

20.外围护结构隔热设计原则

（1）分清主次,突出重点;

首先且重要的是屋顶；

其次是西、东墙;

…

（2）选用浅色、平滑的材料做围护结构外饰面；

（3）重视建筑遮阳的作用；

（4）设置通风间层构造，分流传热量；

（5）促使太阳能转化，减少建筑及围护结构获取的热量。

21.外围护结构隔热措施及构造

（1）屋顶隔热

A.采用浅色外饰面，减小当量温度

B.增大热阻与热惰性

C.通风隔热屋顶

D.蓄水隔热屋顶

E.种植隔热屋顶

22、通风的类型

空气的流动，必须要有动力，利用机械能驱动空气（例如鼓风机、电扇），称为机械通风；

利用自然因素形成的空气流动，称为自然通风。

自然通风夏季组织通风的主要方式。

（1）、自然通风的成因

A.热压作用

B.风压作用

（2）自然通风组织的建筑措施

正确选择建筑的朝向、间距；

合理布置建筑组群及其空间构成；

确定合理的建筑平面形式；

选择合理的建筑平面形式；

（2）建筑群的布局

建筑群的布局和自然通风的关系，可以从平面和空间两个方面考虑。

一般建筑群的平面布局有行列式、错列式、斜列式、周边式等。

如下图所示。

Ø

从通风的角度来看，以错列、斜列较行列式、周边式为好。

当用行列式布置时，建筑群内部的流场因风向投射角不同而有很大变化。

错列和斜列可使风从斜向导人建筑群内部，有时亦可结合地形采用自由排列的方式。

周边式很难使风导入，这种布置方式只适于冬季寒冷地区。

23.建筑日照

（1）日照时数：

太阳照射的时数

（2）太阳赤纬角：

太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角

赤纬角从赤道面起算，向北为正，向南为负。

赤纬角的周期性变化见教材。

赤纬角变化于±

23º

27'

范围内。

（3）太阳高度角：

太阳直射光线与地平面间的夹角。

（4）太阳方位角：

太阳直射光线在地平面上的投影线与地平面正南向所夹的角，通常以南点S为0º

，向西为正值，向东为负值。

任何一个地区，在日出、日没时，太阳高度角hs=0º

；

一天中的正午，即当地太阳时12时，太阳高度角最大，此时太阳位于正南（或正北），即太阳方位角As=0º

（或180º

）。

（5）日照标准：

老年人居住建筑不应低于冬至日日照2小时的标准；

托儿所、幼儿园的主要生活用房，应能获得冬至日不小于3小时的日照标准。

（6）建筑遮阳

遮阳各种方式适用的地区见教材

建筑光学

建筑光学基本知识

1.人眼基本构造

瞳孔，水晶体，视网膜，感光细胞：

锥状、杆状感光细胞

2.基本光度单位

光通量：

光源在单位时间内发出以人眼感觉为基准的能量，也可解释为在单位时间内，人眼感觉光辐射能量的大小。

（单位——Lm）。

Φ＝KmΣe，λV（λ）

发光强度：

点光源在给定方向的发光强度，是光源在这一方向上立体角元内发射的光通量与该立体角元之商。

符号为I。

I＝dΦ/dΩ单位cd，Ω＝S/r2

如果在有限立体角Ω对内传播的光通量Φ是均匀分布的，上式可写成:

I＝Φ/Ω

发光强度的单位是坎德拉，符号cd。

在数量上1坎德拉等于1流明每球面度（1cd=1lm／Sr）。

照度：

单位面积上的光通量。

（单位——Lx）

E＝Φ/A

照度的单位是勒克斯，符号lx。

1勒克斯等于1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的照度，即1lx＝1lm／m2

则得:

E＝I/r2，表明某表面的照度与点光源在这方向的发光强度成正比，与它至光源距离的平方成反比。

这就是计算点光源产生照度的基本公式，称为距离平方反比定律。

亮度：

一单元表面在某一方向上的光强密度。

（单位——cd/m²

）

它等于该方向上的发光强度与此面元在这个方向上的投影面积之商，以符号L表示。

Lθ=dIθ/dAcosθcd/m2

亮度与照度关系：

E＝LαΩcosθ

光是以电磁波形式传播的辐射能。

波长在380nm至780nm：

为可见光。

波长短于380nm：

紫外线、x射线、γ射线、宇宙线；

长于780nm：

红外线、无线电波等等

在明亮的环境中，人眼对黄绿色光的光最敏波长为555nm，在暗的环境中，人眼对507nm蓝绿光最敏感。

光学基础知识计算题对照教材课后习题以及例题进行练习。

3.可见度及其影响因素

可见度：

观看物体的清除程度。

亮度阈限；

物体的相对尺寸；

对比；

识别时间；

眩光。

（1）避免眩光：

在视野中由于不适宜亮度分布，或在空间或时间上存在着极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。

眩光：

在视野当中，出现高亮度或者大的亮度对比，就会引起视觉上的不舒适、烦躁或视觉疲劳，这种现象成为眩光。

失能眩光：

降低视觉功效和可见度的眩光。

不舒适眩光：

只有不舒适感觉的眩光。

从形成眩光的过程来分：

直接眩光：

由视野中的高亮度或未曾充分遮蔽的光源所产生，可避开。

反射眩光：

由视野中的光泽表面的反射所产生，不可避开。

（2）控制直接眩光的措施：

A限制光源亮度（当光源亮度超过16sb时，不管亮度对比如何，均会产生严重的眩光现象）B增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比。

C减小形成眩光的光源视看面积.D尽可能增大眩光源的仰角（当眩光源的仰角小于27°

时，眩光影响就很显著；

而当眩光源的仰角大于45°

时，眩光影响就大大减少了）E

（3）控制反射眩光的措施：

A尽量使视觉作业的表面为无光泽表面，以减弱镜面反射而形成的反射眩光；

B应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域；

C使用发光表面面积大、亮度低的光源；

D使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少，从而减少反射眩光的影响。

采光设计及计算

一、天然采光基本知识

　　天然光特性（又称光气候特征）

　　1.天然光的组成和影响因素

　　天然光源可分为直射日光和天空光两类：

（1）直射日光：

太阳光穿过大气层，射到地面，称为直射日光。

由于地球与太阳相距很远，可认为直射日光是平行射到地面的。

直射日光照度大，具有方向性，会在被照物体后形成阴影；

（2）天空光：

又称天空扩散光，是部分阳光经过大气层上空气分子、灰尘、水蒸气微粒等多次反射，在天空形成的具有一定亮度的天然光源。

天空光照度较低，无一定方向，不能形成阴影；

　　（3）地面反射光：

直射日光和天空光经地面反射及地面和天空之间多次反射，使地面照度和天空亮度有所增加，这部分光源称地面反射光。

一般在采光设计时，可不考虑地面反射光的影响；

　　（4）光气候：

指由直射日光、天空光和地面反射光形成的天然光平均状况。

（5）晴天：

云量占天空30%以下的无云或少云天气。

晴天地面照度由直射日光和天空光叠加形成。

直射日光占90%，天空光占10%.天空最亮处在太阳附近，太阳亮度达20万熙提（sb）（1熙提=104cd/㎡），天空亮度一般为～熙提。

离太阳越远，亮度越低，最低值在与太阳呈90o角处。

因此，建筑物朝向对采光影响很大。

朝阳房间面对太阳所处的半边天空亮度较高，室内照度也较大；

　　（6）全云天（阴天）：

天空全部为云所遮盖的天气。

这时，无直射日光，只有天空扩散光。

国际采光协会命名这样的天空为CIE全阴天空。

采光设计与计算都假定天空为全阴天空。

　　2.影响天然光的因素

　　影响天然光的因素有：

太阳高度角、云量、云状、日照率、地理纬度以及海拔高度等。

3.采光标准

（1）采光系数：

采光系数C是指室内给定水平面上某一点由全阴天天空光所产生的照度（En）与同一时间同一地点，在室外无遮挡水平面上由全阴天天空光所产生的照度（Ew）的比值，即利用采光系数，可根据室内照度标准换算出所需的室外照度，或由室外照度求出室内照度。

在CIE标准晴天空条件下，如果不考虑室外地物反射光影响，则室外无遮挡的水平面上的总照度可由太阳直射照度和天空扩散照度之和组成。

（2）采光等级

采光标准将视觉工作分为I～V级，并规定各等级天然光照度最低值分别为250，150，100，50及25lx.定义室内完全利用天然光工作时的室外天然光最低照度为“临界照度”，其值为50001x.根据临界照度值，可将室内天然光照度换算成采光系数。

由于不同采光口类型在室内形成不同的光分布，故采光标准依照不同采光口类型，提出不同的要求。

顶部采光时，采用平均值。

侧面采光时，室内光线变化大，故规定用采光系数最低值。

　1.兼有侧窗和天窗的混合采光，侧窗取采光系数最低值Cmin（%），天窗取采光系数平均值Cav（%）；

　　2.计算点的确定，单侧窗取窗对面距内墙1m的点为计算点；

矩形天窗当为单跨或边跨时取距外墙内面lm处的点为计算点，其余情况按《民用建筑采光设计标准》中的附录B确定；

　　3.亮度对比小的Ⅱ、Ⅲ级视觉作业，其采光等级可提高一级采用。

　　4.光气候分区

　　我国各地光气候有很大区别，如采用同一采光标准显然是不合理的。

因此，采光标准将我国划分为I～V个光气候区，用光气候系数与相应室外临界照度表示各区天然光照度的高低，见图2—13与表2-3.其中，天然光最丰富的地区是西北和北部地区，向南逐步降低，四川盆地最低。

各区具体的采光系数标准值为采光标准所列的采光系数标准值乘上光气候系数。

二、采光口形式及特性

（一）采光口形式

　　1.采光口

　　室内装有玻璃等透光材料的孔洞统称为采光口。

　　采光口可分为侧窗和天窗两种。

二者兼有的室内采光，称为混合采光。

　　2.侧窗

　　侧窗是在房间外墙上开的采光口。

其中窗底离地面2m以上的侧窗，称为高侧窗。

侧窗采光的优点是光线的方向性好，有利于形成阴影，适于观看立体感强的物体，并可观看室外景观。

缺点是照度分布不均匀，近窗处照度高，离窗远处水平照度下降很快。

当采光面积相等且窗底标高相同时，正方形窗口采光量（指室内各点照度总和）最大，竖长方形次之，横长方形最小。

但从照度均匀性看，竖长方形沿进深方向均匀性最好，横长方形沿宽度方向较均匀。

　　影响室内横向采光均匀性的主要因素是窗间墙。

窗间墙愈宽，横向均匀性愈差。

　　侧窗的朝向对室内光分布也有较大影响。

晴天南向侧窗采光量大，但不稳定，有直射光；

东西两侧窗采光量不稳定，早晚有直射光；

北向单侧窗采光量小，但稳定。

　　侧窗分单侧窗、双侧窗和高侧窗三种，高侧窗主要用于仓库和博览建筑。

　　3.天窗

　　天窗即顶部采光口。

天窗最大优点是有利于采人光量并使照度均匀分布。

天窗可以有如下几种形式：

（1）矩形天窗：

这种天窗位置较高，不易形成眩光。

为避免直射阳光射人室内，天窗的玻璃最好朝南北向。

（2）横向天窗（横向矩形天窗）：

这种天窗的玻璃也宜朝南北向。

　　（3）锯齿形天窗：

这种天窗有倾斜的顶棚做反射面，增加了反射光，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北。

　　（4）平天窗：

特点是采光效率高，但设计时应注意采取防止光污染、防直射阳光影响和防止结露的措施。

　　（5）井式天窗：

这种窗主要用于通风兼采光。

四、天然采光的控制与调节

　　为了调节采光量，改善室内照度分布，减少或防止眩光，创造舒适宜人的室内光环境，经常需要对采光口采取遮光和控光措施：

　　1.透光材料

　　利用乳白玻璃等扩散透射材料，或采用能将光线扩散到天棚的折射玻璃或反光板等，增加房间进深方向的照度，改善室内照度均匀度；

还可利用玻璃砖之类既可透光、折射，又不透明的材料来控光。

　　2.窗帘百叶

　　窗帘可起透光和挡光作用。

百叶多用于朝南、朝东和朝西的窗口，通过调整其叶片的倾角，可起控光作用。

　　3.遮阳板

　　遮阳板可以阻挡直射日光，防止眩光，使室内照度均匀。

水平式遮阳板可遮挡从上方投射的光线，适用于南向窗口；

垂直式遮阳板能遮挡高度角较小，从窗侧斜射的阳光，适用于东北、北和西北向窗口；

综合式遮阳板能有效地遮挡高度角中等、从窗侧斜射的阳光，适用于东南和西南向窗口；

挡板式遮阳板可遮挡高度角较小，正射窗口的阳光，适用于东西向附近的窗口。

　　五、采光质量

（1）I～Ⅳ级顶部采光的采光均匀度（最低采光系数与平均采光系数之比）不宜小于，侧面采光不作规定；

（2）生产车间侧面采光窗不舒适眩光指数DGI标准：

20时无眩光感觉，23时有轻微眩光感觉，25时眩光可接受，27时感到不舒适，28时眩光严重，但能忍受；

　　（3）改善采光质量时，不应降低采光标准。

　　六、美术展览馆采光设计要点

（1）适宜的照度：

陈列室采光系数不大于2%；

（2）避免直接眩光：

观看展品时，窗口应处在视野范围以外，参观者的眼睛到画框边缘和窗口边缘的夹角应大于14º

　　（3）避免一、二次反射眩光：

对面高侧窗的中心和画面中心连线与水平线的夹角应大于50º

（4）墙面应采用中性色调，其反射比应取左右。

建筑照明

一、光源的种类：

热辐射光源：

（1）白炽灯

（2）卤钨灯

气体放电光源：

（1）荧光灯

（2）荧光高压汞灯（3）金属卤化物灯（4）钠灯（5）氙灯（6）节能型荧光灯（7）无电极荧光灯。

荧光灯的发光机理是通电加热使灯丝发射电子，轰击汞原子发出紫外线，使管壁荧光物质辐射出可见光。

二、室内工作照明设计的步骤。

①选择照明方式②确定照明设计标准③选择光源、灯具并布置④进行照明计算

三、在室内照明设计时分两方面来考虑颜色问题，它们是光源色和物体色

四、室内工作照明方式有一般照明方式、分区一般照明、局部照明方式和混合照明4种。

一般照明：

不考虑特殊部位的需要，为照亮整个场地而设置的照明方式。

分区一般照明：

根据需要，提高特定区域照度的一般照明方式。

局部照明：

为满足某些部位（通常限定在很小的范围之内，如工作面）的特殊需要而设置的照明方式。

混合照明：

由一般照明与局部照明组成的照明。

五、夜间建筑立面照明可采取三种方式：

轮廓照明、泛光照明、透光照明。

六、灯具分类：

国际照明委员会按光通量在上、下半球的分布将灯具划分为五类：

（1）直接型灯具

（2）半直接型灯具（3）扩散型灯具（4）半间接型灯具（5）间接型灯具

建筑声学

一、建筑声学基本知识

1.声音的传播

声速与媒质的弹性、密度和温度有关。

声压是空气压强的变化量而不是空气压强本身。

声音传播过程是一个状态传播过程，而不是空气质点的输运过程。

本质是能量的传播。

声波在传播过程中遇到障碍物或孔洞的尺寸比波长小时，声波将绕过它们，这种现象叫衍射。

绕射的情况与声波的波长和障碍物（或孔）的尺寸有关，与原来的波形无关。

只闻其声不见其人、隔墙有耳

一般气象学上所指的气温是距离地面高处的空气温度。

声波的折射温度的影响（空气密度的影响）

2.声源的种类：

1、点声源（如嘴巴），尺寸小于1/7波长，波阵面为球面；

2、线声源（如直线型街道），单一尺寸小于1/7波长，波阵面为柱面；

3、面声源，波阵面为平面。

3.波阵面是波形中振动相同的点所组成的面。

声线是指声波的传播方向

4.建筑声学考虑的问题都与主观听觉有关，因此频率、强度有限

听觉的频率范围：

20—20000Hz,正常频率100—8000Hz

小于20Hz是次声波，如潜艇；

大于20000Hz是超声波，如海豚。

5.透射系数：

τ=Eτ/E0；

反射系数：

γ=Eγ/E0；

吸声系数：

α=1-γ=1-Eγ/E0

6.声音的传播过程中，一般情况下，透射部分的能量要小于反射部分的能量。

τ小的材料成为“隔声材料”，γ小的材料称为“吸声材料”。

7.声功率：

声源在单位时间内对外辐射的声能，单位为W。

铁锤敲铁钉的声功率为1W，人耳隐约听见的声功率为1×

10-12W。

8.声强I：

单位面积上的声功率分布，W/㎡。

点声源：

I=dW/dS=W/4πr2

面声源的声强与距离无关。

9.声压P：

声源发出能量后引起的声场大气压的改变量，单位为Pa。

自由声场中，I=P2/ρ0c

10.分贝即声功率级LW=10lg

，W0=1×

10-12W，本无量纲，人为加上dB作为单位。

1000Hz，听阈声压P0=2×

10-5Pa，称为基准声压；

声强I0=1×

10-12W/m2，称为基准声强；

声功率W0=1×

10-12W，称为基准声功率。

，两个数值相等的声压级叠加，总声压级比单个的声压级增加3dB。

多个声压级不同的声音叠加，总声压级的计算

例1、已知某车间总声压级是100分贝，当某设备停运后背景噪音的声压级是93分贝，求该